МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ СЕМИНАР АСТРО 26 апреля2011 г., 15:30 ГАИШ,конференц-зал

С.В. Старченко (ИЗМИРАН) Магнитные поля, генерируемые в недрах Земли и планет

Абстракт
Суммируются наблюдательные данные об геомагнитных полях от зарождения Земли до современности. Достаточно детальные непосредственные наблюдения существуют только с XVI-го века, что дает сведения о геомагнитных вариациях продолжительностью до нескольких столетий. Для выявления более долговременных вариаций используются грубые косвенные методы, основанные на изучении остаточной намагниченности археологических памятников, лавовых потоков и осадков на дне водоемов. Наиболее уверенно оценивается направление древнего геомагнитного диполя, которое хаотически изменялось со средним периодом порядка миллиона лет. Менее уверено оценивается величина диполя, порядок которой, по-видимому, не менялся последние три миллиарда лет, а основные вариации диполя составляли величину порядка нескольких тысяч лет. Благодаря недавнему развитию космонавтики получены наиболее подробные сведения о геомагнитном поле, полях планет и их лун в Солнечной системе. В ИЗМИРАН по спутниковым данным построена модель, позволяющая впервые объективно проследить динамику изменения положения магнитных полюсов Земли, скорости западного дрейфа и магнитного момента за последние десять лет. Подобные пространственно-временные модели магнитных полей вместе с моделями глубинных недр планет используются и для выявления физической природы планетарного магнетизма. Анализируя все возможные механизмы генерации магнитных полей в недрах планет можно утверждать, что доминирующим является гидромагнитное динамо, действующее при наличии интенсивного тепломассопереноса и высокой проводимости. За последние пятнадцать лет произошел качественный прогресс, как в численном, так и в экспериментальном моделировании гидромагнитного динамо. Тем не менее, экстремальные значения критериев подобия характерных для динамо планет еще долго будут оставаться не достижимыми для этих моделей. Поэтому важными остаются аналитические исследования, непосредственно опирающиеся на такие экстремальные значения. Показывается как из подобной аналитики и новейших численных моделей следует, что величина магнитного поля планеты определяется, прежде всего, энергией поддерживающей динамо. Вращение же и проводимость определяют пространственно-временные характеристики магнитного поля планет. При этом кинетическая энергия значительно меньше магнитной энергии, для сравнения: в конвективной зоне Солнца эти энергии сравнимы. Другим следствием очень быстрого (по сравнению со скоростью конвекции) вращения и не слишком высокой проводимости тех областей, где действует планетарное МГД динамо, являются нерегулярные инверсии магнитного поля. Рассматриваются простейшие самосогласованные модели геомагнитных инверсий.